(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱量の異なる複数の発熱素子に熱的に接続できる受熱ブロックと、前記受熱ブロックに熱的に接続された複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプと、前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプに熱的に接続された放熱フィンとを備え、前記受熱ブロックの表面に対して平行な方向に冷却風の流れが設定される冷却装置であって、
前記受熱ブロックの表面に取り付けられた、前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプの底部が、該表面に取り付けられた直線状ヒートパイプと当接されていることで該直線状ヒートパイプと熱的に接続され、該直線状ヒートパイプの長手方向が前記側面視Ｕ字状のヒートパイプの側面と直交する方向に設けられた該直線状ヒートパイプを介して前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプが相互に熱的に接続されており、
前記側面視Ｕ字状のヒートパイプ及び前記直線状ヒートパイプが取り付けられていない前記受熱ブロックの裏面は、前記発熱素子を実装するための面であり、前記直線状ヒートパイプが、発熱量が相対的に多い前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視Ｕ字状のヒートパイプから、発熱量が相対的に少ない前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視Ｕ字状のヒートパイプへ、前記受熱ブロックから伝達された熱が輸送されるように配置されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が、前記冷却風の風下側に立設された側面視Ｕ字状のヒートパイプより前記冷却風の風上側に立設された側面視Ｕ字状のヒートパイプの方が大きい配列を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記放熱フィンが複数設けられた放熱フィン群が、前記冷却風の流れ方向に沿って複数縦列配置され、前記複数の放熱フィン群のうち、前記冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチの整数倍であることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子を強制空冷で冷却する冷却装置に関し、より具体的には、鉄道車両、航空機、船舶等の移動体に搭載された電力変換装置等の電気部品を、強制空冷で冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷却装置として、図１４、１５に示す電気部品の冷却装置４１（以下、従来例１ということがある）がある。この従来例１は、平板状の受熱ブロック４２と、受熱ブロック４２の表面に複数立設された側面視Ｕ字状のヒートパイプ４３と、ヒートパイプ４３へ受熱ブロック４２表面に対して平行な方向に取り付けられた複数（図１４では１１枚）の放熱フィン４７を有する放熱フィン群４８とからなる。各放熱フィン４７間の放熱フィンピッチは、いずれの部分も均一となるように形成されている（特許文献１）。従来例１では、側面視Ｕ字状のヒートパイプ４３によって冷却風の圧力が損失してしまうのを抑えるために、側面視U字状のヒートパイプ４３の側面が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、ヒートパイプ４３が配置されている。
【０００３】
しかし、従来の冷却装置では、複数の発熱量の異なる発熱素子を実装すると、発熱量の大きい発熱素子の温度が高くなってしまうという問題がある。例えば、図１６に示すように、従来例１の受熱ブロック４２に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１０００Ｗの発熱素子４００−１、２００Ｗの発熱素子４００−２、２０００Ｗの発熱素子４００−３がそれぞれ１つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に４列実装されている場合、最も風上側に実装された発熱素子と最も風下側に実装された発熱素子との間の温度差については４℃にとどまる。その一方で、２０００Ｗの発熱素子４００−３と、この２０００Ｗの発熱素子４００−３の隣に実装された２００Ｗの発熱素子４００−２との間には、２５℃の温度差が生じてしまう。従って、従来例１では、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に配列された発熱素子間で温度差が大きくなってしまうという問題があり、特に、発熱量の大きい２０００Ｗの発熱素子４００−３の温度が高くなってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に配列された発熱素子間の温度差を抑えるために、図１７、１８に示すように、側面視U字状のヒートパイプ４３′の側面が冷却風の流れ方向に対して直交方向となるように、受熱ブロック４２′にヒートパイプ４３′を配置し、放熱フィン４７を取り付けた冷却装置４１′（以下、従来例２ということがある）も考えられる。
【０００５】
図１９に示すように、この態様では、２０００Ｗの発熱素子４００−３とこの２０００Ｗの発熱素子４００−３の隣に実装された２００Ｗの発熱素子４００−２との間の温度差は１５℃と若干低減される。従来例２では、冷却風の抵抗となるヒートパイプ４３′の本数は上記従来例１より減るので冷却風の圧力損失は減少するが、冷却風の流れ方向に対してはヒートパイプ４３′による熱輸送がないため、最も風上側に実装された発熱素子と最も風下側に実装された発熱素子との間の温度差は１０．５℃に広がってしまう。
【０００６】
従って、従来の冷却装置に発熱量の異なる発熱素子が複数実装されていると、発熱素子間の温度が不均一になり、冷却されにくく温度の低下が抑えられてしまう発熱素子が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
冷却されにくい発熱素子の位置に対応した受熱ブロック４２の部位について、冷却装置４１の冷却能力を高めるためには、当該部位については放熱フィン４７の設置枚数を増加させる必要がある。しかし、当該部位の放熱フィン４７の枚数を増やすと冷却装置４１の寸法が大きくなり、重量も増してしまうという問題、さらには、設計の自由度が失われ、製造コストもかかってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１１９７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、各発熱素子間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子の発生を防止できる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様は、発熱量の異なる複数の発熱素子に熱的に接続できる受熱ブロックと、前記受熱ブロックに熱的に接続された複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプと、前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプに熱的に接続された放熱フィンとを備え、前記受熱ブロックの表面に対して平行な方向に冷却風の流れが設定される冷却装置であって、前記受熱ブロックの表面に取り付けられた、前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプの底部が、該表面に取り付けられた直線状ヒートパイプと当接されていることで該直線状ヒートパイプと熱的に接続され、該直線状ヒートパイプの長手方向が前記側面視Ｕ字状のヒートパイプの側面と直交する方向に設けられた該直線状ヒートパイプを介して前記複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプが相互に熱的に接続されており、前記側面視Ｕ字状のヒートパイプ及び前記直線状ヒートパイプが取り付けられていない前記受熱ブロックの裏面は、前記発熱素子を実装するための面であり、前記直線状ヒートパイプが、発熱量が相対的に多い前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視Ｕ字状のヒートパイプから、発熱量が相対的に少ない前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視Ｕ字状のヒートパイプへ、前記受熱ブロックから伝達された熱が輸送されるように配置されることを特徴とする冷却装置である。
【００１１】
「熱伝導部材」とは、熱伝導性に優れた部材であり、例えば、ヒートパイプや、２５℃の熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・K）以上の金属（例えば、アルミニウム、銅）が挙げられる。この態様では、複数の第１熱伝導部材が、１つの第２熱伝導部材と熱的に接続されているので、ある第１熱伝導部材から他の第１熱伝導部材への熱輸送が、１つの第２熱伝導部材を通じておこなわれる。
【００１２】
本発明の態様は、前記複数の第１熱伝導部材が、前記受熱ブロックの表面に配列された複数のヒートパイプであることを特徴とする冷却装置である。
【００１３】
本発明の態様は、前記複数の第１熱伝導部材が、前記受熱ブロックの表面に配列された、複数の側面視Ｕ字状のヒートパイプであって、前記側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が、前記冷却風の風下側に立設されたヒートパイプより前記冷却風の風上側に立設されたヒートパイプの方が大きい配列を有することを特徴とする冷却装置である。この態様では、受熱ブロック表面に、側面視Ｕ字状のヒートパイプからなる配列が形成されている。そして、このヒートパイプの配列は、Ｕ字形状のうち対向する部位で形成された間隔の寸法について、冷却風の風上側に立設されたヒートパイプの該寸法が、冷却風の風下側に立設されたヒートパイプの該寸法よりも大きくなっている配列部位を有している。
【００１４】
本発明の態様は、前記第２熱伝導部材が、直線状ヒートパイプであることを特徴とする冷却装置である。
【００１５】
本発明の態様は、前記直線状ヒートパイプが、該直線状ヒートパイプの長手方向と前記側面視U字状のヒートパイプの側面とが直交する方向に設けられていることを特徴とする冷却装置である。
【００１６】
本発明の態様は、前記放熱フィンが複数設けられた放熱フィン群が、前記冷却風の流れ方向に沿って複数縦列配置され、前記複数の放熱フィン群のうち、前記冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きいことを特徴とする冷却装置である。
【００１７】
この態様では、複数の放熱フィン群が冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に並べられている。また、前記放熱フィン群を構成する各放熱フィンの表面も冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に取り付けられている。これにより、放熱フィン間を冷却風が円滑に流れる構成となっている。同じ放熱フィン群を構成する各放熱フィンの放熱フィンピッチは同じまたはほぼ同じであるが、放熱フィン群ごとについては放熱フィンピッチが相違する構成、つまり、放熱フィン群が異なれば隣接する放熱フィン間の放熱フィンピッチも異なる構成となっている。そして、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチは、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。なお、「放熱フィン群」とは、表面が冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に取り付けられている各放熱フィンを、冷却風の流れ方向に対して垂直方向に複数並べた放熱フィンの一群を意味する。
【００１８】
本発明の態様は、前記風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチの整数倍であることを特徴とする冷却装置である。隣接する放熱フィン群の放熱フィンピッチを整数倍に設定されることで、放熱フィン群相互間の放熱フィンピッチの位相が揃えられている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の態様によれば、ある第１熱伝導部材から別の第１熱伝導部材への熱輸送が、第２熱伝導部材を通じておこなわれるので、発熱素子から受熱ブロックの所定部位に熱的に接続された第１熱伝導部材へ伝達された熱を、受熱ブロックの別の部位に熱的に接続された別の第１熱伝導部材へ熱輸送できる。従って、一つの受熱ブロックに発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、発熱素子間の温度差が低減され、所定の発熱素子、すなわち発熱量の多い発熱素子が、発熱量の少ない発熱素子よりも冷却されにくくなるのを防止できる。このように、各発熱素子間の冷却温度の均一化を図ることができるので、放熱フィンの長さが長い大型の冷却装置であっても風上側から風下側に至るまで確実に冷却能力を発揮できる。
【００２０】
冷却されにくい発熱素子の位置に対応した受熱ブロックの部位について、当該部位の放熱フィンの設置枚数を増加させなくてもよいので、冷却装置の小型化と軽量化が可能となり、また、製造コストも抑えることができる。さらには、冷却されにくい発熱素子の位置に対応して放熱フィンの枚数を調整しなくてもよいので、設計の自由度が向上する。
【００２１】
本発明の態様によれば、第１熱伝導部材、第２熱伝導部材としてヒートパイプを使用することで、冷却効率がさらに向上する。
【００２２】
本発明の態様によれば、側面視U字状のヒートパイプの、側面視U字の部分の幅方向の寸法が、冷却風の風下側のヒートパイプより冷却風の風上側のヒートパイプの方が大きいので、風上側に配置されたヒートパイプによって風下側で冷却風の圧力、風力が低減されるのを抑えることができ、よって、風上側と風下側との発熱素子間の温度をより均一化できる。
【００２３】
本発明の態様によれば、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きいので、風上側放熱フィン群によって風下側で冷却風の圧力、風力が低減されるのを抑えることができる。このように、風上側放熱フィン群による冷却風の圧力、風力の低減を抑制できるので、風下側の冷却能力がより向上し、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。さらに風下側放熱フィン群の放熱面積が風上側放熱フィン群の放熱面積よりも大きい点からも、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。
【００２４】
風上側の放熱フィン群の放熱フィンピッチが、風下側の放熱フィン群の放熱フィンピッチの整数倍とすることで、風上側の放熱フィン群による冷却風の圧力、風力の低減を抑制できるので、風下側の放熱フィン群に冷却風を効率よく流すことができ、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態例に係る冷却装置のヒートパイプについて、その一部を拡大した説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態例に係る冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の説明図である。
【図１３】（a）図は第１実施形態例に係る冷却装置の受熱ブロックの一部を拡大した斜視図、（b）図は第１実施形態例に係る冷却装置の受熱ブロックに第１ヒートパイプを取り付けた態様の一部を拡大した説明図、（c）図は第１実施形態例に係る冷却装置の受熱ブロックに第２ヒートパイプを取り付けた態様の一部を拡大した説明図、（d）図は第１実施形態例に係る冷却装置の受熱ブロックに第１ヒートパイプと第２ヒートパイプを取り付けた態様の斜視図、（e）図は放熱フィンを取り付けた態様の斜視図である。
【図１４】従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図１５】従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図１６】従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の説明図である。
【図１７】他の従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の側面図である。
【図１８】他の従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の平面図である。
【図１９】他の従来の冷却装置であって、発熱素子を取り付けた状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置について図面を用いながら説明する。
図１、２に示すように、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置１は、ヒートパイプ式冷却装置であって、平板状の受熱ブロック２と、受熱ブロック２の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視Ｕ字形状をした第１ヒートパイプ３と、第１ヒートパイプ３に取り付けられた複数の放熱フィン７と、複数の第１ヒートパイプ３と熱的に接続された第２ヒートパイプ５とを備えている。第１実施形態例に係る冷却装置１では、第１ヒートパイプ３として、いずれも寸法と形状が同じものを使用している。また、第１ヒートパイプ３は、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数（図２では６個または７個）配列されて、１つの第１ヒートパイプ群４が形成されている。さらに、この第１ヒートパイプ群４は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列（図２では１９列）設けられている。また、第１ヒートパイプ群４は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。なお、第１ヒートパイプ３について、上記のような、いずれも同じ寸法と形状を有している態様に限定はされず、障害物の回避等、必要に応じて、所定の第１ヒートパイプ３の寸法、形状を、適宜、変更させてもよい。
【００２７】
図２に示すように、第２ヒートパイプ５は直線形状である。第２ヒートパイプ５は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう取り付けられている。第２ヒートパイプ５は、受熱ブロック２の表面部に複数（図２では１４個）配置されて、１つの第２ヒートパイプ群６が形成されている。第２ヒートパイプ５は、第１ヒートパイプ群４を構成する６個または７個の第１ヒートパイプ３のうち、いずれか１つの第１ヒートパイプ３と熱的に接続されている。また、上記の通り、第１ヒートパイプ群４は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態としており、それぞれの第２ヒートパイプ５は、冷却風の流れ方向に対して直交方向に１９列設けられた第１ヒートパイプ群４と、一つおきに熱的に接続されている。よって、第２ヒートパイプ５は、冷却風の流れ方向に対して直交方向に直線上に並べられたそれぞれの第１ヒートパイプ３すべてに対して熱的に接続されている。
【００２８】
第２ヒートパイプ５が熱的に接続される第１ヒートパイプ３の部位は、側面視Ｕ字形状のうちの底部、側部、頂部等、特に限定されない。第１実施形態例では、第１ヒートパイプ３相互間の熱輸送を円滑にするために、第２ヒートパイプ５は、各第１ヒートパイプ３について、Ｕ字形状の底部の中間部（図１、２では、底部の中央部または中央部近傍）に位置するよう配置されている。つまり、第１ヒートパイプ３のＵ字形状の底部の長手方向に対して、第２ヒートパイプ５の長手方向が直交するように配置されている。従って、第２ヒートパイプ群６を形成する第２ヒートパイプ５は、それぞれ、所定の間隔（図１、２では、第１ヒートパイプ３のＵ字部分の略半分幅の間隔）で配列されている。ただし、風下側の冷却能力を向上させるために、最も風下側に設けられた第１ヒートパイプ５には、２本の第２ヒートパイプ５を設けている。
【００２９】
第１ヒートパイプ３と第２ヒートパイプ５との熱的接続手段は特に限定されないが、図３に示すように、第１実施形態例では、第２ヒートパイプ５が第１ヒートパイプ３と当接されていることで熱的に接続されている。図３では、第２ヒートパイプ５の表面のうち放熱フィン７側と反対側の表面が、第１ヒートパイプ３のU字形状の底部であって、この底部の放熱フィン７側表面にて当接することで、第１ヒートパイプ３と第２ヒートパイプ５とが熱的に接続されている。
【００３０】
複数枚（図１では１１枚）の放熱フィン７は、それぞれ受熱ブロック２表面に対して鉛直方向に等間隔に並べられ、さらに、いずれの放熱フィン７もその表面が受熱ブロック２表面に対して平行となるように配置されて、一つの放熱フィン群８を形成している。従って、それぞれの放熱フィン７間には、一定幅の空隙が受熱ブロック２表面に対して平行に伸びている。それぞれの放熱フィン７は、形状・寸法いずれも同一であり、放熱フィン７の縁部は、１１枚が揃った状態となっている。
【００３１】
上記放熱フィン７及び受熱ブロック２は、いずれも熱伝導性のよい金属材料の平板であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。第１ヒートパイプ３のコンテナ材料及び第２ヒートパイプ５のコンテナ材料も、放熱フィン７及び受熱ブロック２と同様の金属材料で製造されている。第１ヒートパイプ３と第２ヒートパイプ５の作動液には、コンテナ材料との適合性に合せた作動液が減圧状態で封入される。例えば、コンテナが銅である場合には、作動液は純水を用いている。
【００３２】
第１ヒートパイプ３及び第２ヒートパイプ５が取り付けられていない側に相当する受熱ブロック２の裏面には、被冷却体である発熱素子１００を実装させることで、熱的接続が可能となる。
【００３３】
第１実施形態例に係る冷却装置１では、受熱ブロック２の寸法は、幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ２５ｍｍであり、側面視U字状である第１ヒートパイプ３の寸法は、パイプ径１２．７ｍｍ、高さ１７０ｍｍ、側面視U字の部分の幅方向の寸法１００ｍｍである。直線状である第２ヒートパイプの寸法は、パイプ径６ｍｍ、長さ４００ｍｍである。第１ヒートパイプ３と第２ヒートパイプ５のパイプの断面形状は、いずれも円形である。放熱フィン７の寸法は、幅４５０ｍｍ、長さ９００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであり、放熱フィン７間の空隙は６ｍｍである。
【００３４】
第１実施形態例に係る冷却装置１では、冷却風が図１、２の矢印方向にて供給される。さらに、冷却風の向きが、受熱ブロック２表面に対して平行または略平行の方向と一致するように、すなわち、冷却風が放熱フィン７の表面に対して平行または略平行方向に流れるように、冷却装置１は設置される。これにより、冷却風は、それぞれの放熱フィン７間の空隙を円滑に通り抜けることができる。
【００３５】
次に、第１実施形態例に係る冷却装置１に複数の発熱量の異なる発熱素子を実装した場合について説明する。ここでは、従来例１の場合と同様に、図２、４に示すように、冷却装置１の受熱ブロック２に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１０００Ｗの発熱素子１００−１、２００Ｗの発熱素子１００−２、２０００Ｗの発熱素子１００−３がそれぞれ１つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に４列実装されている場合を例にとって説明する。
【００３６】
第１実施形態例に係る冷却装置１では、長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう配置されている第２ヒートパイプ５は、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１９列設けられた第１ヒートパイプ群４に対して、一つおき、すなわち、それぞれの第２ヒートパイプ５は、９または１０個の第１ヒートパイプ３と熱的に接続されている。一方、各発熱素子１００から放出された熱は、各発熱素子１００と熱的に接続された受熱ブロック２に伝達される。受熱ブロック２に伝達された熱は、受熱ブロック２と熱的に接続された側面視Ｕ字状の第１ヒートパイプ３の底部、すなわち第１ヒートパイプ３の加熱部へ伝達される。すると、第１ヒートパイプ３の熱輸送系が作動し、第１ヒートパイプ３の加熱部に吸収された熱は、該加熱部から延びている第１ヒートパイプ３の冷却部を介して、冷却風の流れを受けている、第１ヒートパイプ３と熱的に接続された放熱フィン７へと伝達され、放熱フィン７から冷却装置１の外部へと放出される。
【００３７】
このとき、複数の発熱素子１００のうち、２０００Ｗの発熱素子１００−３の発熱量は、２００Ｗの発熱素子１００−２、１０００Ｗの発熱素子１００−１の発熱量よりも相対的に多く、２０００Ｗの発熱素子１００−３の隣に実装された２００Ｗの発熱素子１００−２の発熱量は、２０００Ｗの発熱素子１００−３、１０００Ｗの発熱素子１００−１の発熱量よりも相対的に少ない。従って、受熱ブロック２のうち、相対的に発熱量の多い発熱素子１００の位置に対応した部位に伝達される熱量は、相対的に発熱量の少ない発熱素子１００の位置に対応した部位に伝達される熱量よりも多くなる。同一の第２ヒートパイプ５に熱的に接続された複数の第１ヒートパイプ３のうち、発熱量が相対的に多い発熱素子１００の位置に対応した受熱ブロック２の部位にて熱的に接続された第１ヒートパイプ３には、発熱量が相対的に少ない発熱素子１００の位置に対応した受熱ブロック２の部位にて熱的に接続された第１ヒートパイプ３よりも多くの熱が受熱ブロック２から伝達される。
【００３８】
これにより、第２ヒートパイプ５の熱輸送系が作動して、発熱量が相対的に多い発熱素子１００の位置に対応した受熱ブロック２の部位にて熱的に接続された第１ヒートパイプ３から、発熱量が相対的に少ない発熱素子１００の位置に対応した受熱ブロック２の部位にて熱的に接続された第１ヒートパイプ３へ、受熱ブロック２から伝達された熱が輸送される。この発熱量が相対的に少ない発熱素子１００の位置に対応した第１ヒートパイプ３へ輸送された熱は、該第１ヒートパイプ３の熱輸送系を用いて冷却装置１の外部へ放出される。その結果、発熱量の異なる発熱素子１００間の温度差が低減されて、各発熱素子１００間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子１００の発生を防止できる。従って、第２ヒートパイプ５は、冷却装置１に実装された各発熱素子１００間の冷却温度を平準化する効果、すなわち発熱素子１００間の均熱効果を有する、均熱用ヒートパイプである。
【００３９】
図４に示すように、第１実施形態例に係る冷却装置１に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１０００Ｗ、２００Ｗ、２０００Ｗの順で発熱素子１００−１、１００−２、１００−３がそれぞれ１つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に４列実装されている場合、最も風上側に実装された発熱素子１００と最も風下側に実装された発熱素子１００との間の温度差は上記従来例１と同じ値である４℃を維持しつつ、２０００Ｗの発熱素子１００−３と２０００Ｗの発熱素子１００−３の隣に実装された２００Ｗの発熱素子１００−２との間の温度差は１０℃となり、上記従来例１（温度差２５℃）と比較して大きく低減した。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置について、図面を用いながら説明する。第１実施形態例の冷却装置１では、いずれの第１ヒートパイプ３も、全て同じ寸法と形状を有しており、第１ヒートパイプ群４は、全て同じ寸法と形状を有する第１ヒートパイプ３から構成されていた。図５、６に示すように、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置２１では、これに代えて、冷却風の風上側に取り付けられた第１ヒートパイプ２３と冷却風の風下側に取り付けられた第１ヒートパイプ２３とで、寸法が異なる態様、すなわち、第２実施形態例に係る冷却装置２１の第１ヒートパイプ群２４では、側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が、冷却風の風上側に設けられた第１ヒートパイプ２３よりも冷却風の風下側に設けられた第１ヒートパイプ２３の方が小さくなっている第１ヒートパイプ２３の配列部位を有している。
【００４１】
本発明の第２実施形態例に係る冷却装置２１は、冷却装置１と同様に、平板状の受熱ブロック２２と、受熱ブロック２２の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視Ｕ字形状をした第１ヒートパイプ２３と、第１ヒートパイプ２３に取り付けられた複数（図５では１１枚）の放熱フィン２７と、複数の第１ヒートパイプ２３と熱的に接続された第２ヒートパイプ２５とを備えている。また、第１ヒートパイプ２３は、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数（図６では６個）配列されて１つの第１ヒートパイプ群２４が形成されている。さらに、この第１ヒートパイプ群２４は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列（図６では１９列）設けられている。第１ヒートパイプ群２４は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。
【００４２】
図６に示すように、冷却装置２１は、冷却装置１と同様に、第２ヒートパイプ２５は直線形状である。また、第２ヒートパイプ２５は、受熱ブロック２２の表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数（図６では１５個）配置されて、１つの第２ヒートパイプ群２６が形成されている。
【００４３】
一方で、冷却装置２１は、複数（図５、６では６個）の第１ヒートパイプ２３が冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に配列されている第１ヒートパイプ群２４のうち、冷却風の風上側に取り付けられた第１ヒートパイプ２３−１（図５、６では、６個のうち、風上側の２個）は、冷却風の風上側と風下側との中間部に取り付けられた第１ヒートパイプ２３−２（図５、６では、６個のうち、風上側と風下側の中間部にある２個）よりも側面視U字の部分の幅方向の寸法が大きくなっている。また、冷却風の風上側と風下側の中間部に取り付けられた第１ヒートパイプ２３−２は、冷却風の風下側に取り付けられた第１ヒートパイプ２３−３（図５、６では、６個のうち、風下側の２個）よりも側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が大きくなっている。
【００４４】
第２実施形態例に係る冷却装置２１では、風上側にＵ字部分の幅方向の寸法が大きい第１ヒートパイプ２３が配置されているので、風上側に配置された第１ヒートパイプ２３によって冷却風の流れが阻害されることが抑制され、風下側における冷却風の圧力、風力の低減を抑えることができる。その結果、風上側の冷却能力を損なうことなく風下側の冷却能力がより向上して、風上側と風下側との発熱素子２００間の温度をより均一化できる。
【００４５】
図６に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２１に、側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が、それぞれ、１５０ｍｍの第１ヒートパイプ２３−１、１２５ｍｍの第１ヒートパイプ２３−２、１００ｍｍの第１ヒートパイプ２３−３を取り付け、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１０００Ｗ、２００Ｗ、２０００Ｗの順で発熱素子２００−１、２００−２、２００−３がそれぞれ１つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に４列実装されている場合を例にして、冷却装置２１の冷却能力について説明する。
【００４６】
図７に示すように、この場合、最も風上側に実装された発熱素子２００と最も風下側に実装された発熱素子２００との間の温度差は上記従来例１の温度差及び冷却装置１の温度差よりも低い３℃となり、２０００Ｗの発熱素子２００−３と２０００Ｗの発熱素子２００−３の隣に実装された２００Ｗの発熱素子２００−２との間の温度差は、冷却装置１の温度差と同じ値である１０℃を維持した。なお、冷却装置１と同様に、冷却装置２１でも、第１ヒートパイプ２３のパイプ径は１２．７ｍｍ、高さは１７０ｍｍである。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態例に係る冷却装置について、図８、９を用いながら説明する。第１実施形態例の冷却装置１では、それぞれの放熱フィン７は、受熱ブロック２表面に対して鉛直方向に等間隔に並べられている。すなわち、冷却装置１では、放熱フィンピッチはいずれの部位も同じであったが、これに代えて、図８に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３１は、放熱フィンを等間隔に複数設けた放熱フィン群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数配置され、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。
【００４８】
本発明の第３実施形態例に係る冷却装置３１は、冷却装置１と同様に、平板状の受熱ブロック３２と、受熱ブロック３２の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視Ｕ字形状をした第１ヒートパイプ３３と、第１ヒートパイプ３３に取り付けられた複数の放熱フィン３７と、複数の第１ヒートパイプ３３と熱的に接続された第２ヒートパイプ３５とを備えている。また、第１ヒートパイプ３３は、いずれも同じ寸法と形状を有しており、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数（図９では６個）配列されて１つの第１ヒートパイプ群３４が形成されている。さらに、この第１ヒートパイプ群３４は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列（図９では１９列）設けられている。第１ヒートパイプ群３４は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。
【００４９】
図９に示すように、冷却装置３１は、冷却装置１と同様に、第２ヒートパイプ３５は直線形状である。また、第２ヒートパイプ３５は、受熱ブロック３２表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数（図９では１５個）配置されて、１つの第２ヒートパイプ群３６が形成されている。
【００５０】
一方で、図８に示すように、冷却装置３１は、放熱フィン３７を等間隔に並べた、すなわち、等しい放熱フィンピッチにて放熱フィン３７を複数設けた放熱フィン群３８が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数（図８では３個）縦列配置されている。冷却風の最も風上側に配置された放熱フィン群３８−１の放熱フィンピッチが、その風下側に隣接して配置された放熱フィン群３８−２の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。冷却風の最も風下側に配置された放熱フィン群３８−３の放熱フィンピッチが、その風上側に隣接して配置された放熱フィン群３８−２の放熱フィンピッチよりも小さくなっている。すなわち、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群３８は、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群３８よりも、放熱フィンピッチが大きくなっている。
【００５１】
冷却風の最も風上側に配置された第１放熱フィン群３８−１には複数枚（図８では６枚）の第１放熱フィン３７−１が設けられている。冷却風の風上側と風下側の中間部に配置された第２放熱フィン群３８−２には、第１放熱フィン群３８−１の第１放熱フィン３７−１よりも枚数の多い（図８では１１枚）第２放熱フィン３７−２が設けられている。冷却風の最も風下側に配置された第３放熱フィン群３８−３には、第２放熱フィン群３８−２の第２放熱フィン３７−２よりも枚数の多い（図８では２１枚）第３放熱フィン３７−３が設けられている。
【００５２】
図８に示すように、第３実施形態例に係る冷却装置３１では、第１放熱フィン群３８−１と第２放熱フィン群３８−２の放熱フィンピッチが整数倍の関係、かつ第２放熱フィン群３８−２と第３放熱フィン群３８−３の放熱フィンピッチが整数倍の関係（図８では、第１放熱フィン群３８−１、第２放熱フィン群３８−２、第３放熱フィン群３８−３のフィンピッチは４：２：１）に配置されている。各放熱フィン群３８の具体的な放熱フィンピッチは、冷却装置３１の必要とする冷却能力に応じて、適宜選択可能である。ここでは、第１放熱フィン群３８−１の放熱フィンピッチは１２ｍｍ、第２放熱フィン群３８−２の放熱フィンピッチは６ｍｍ、第３放熱フィン群３８−３の放熱フィンピッチは３ｍｍである。
【００５３】
さらに、第１放熱フィン群３８−１、第２放熱フィン群３８−２及び第３放熱フィン群３８−３は、相互に放熱フィンピッチの位相が揃えられている。つまり、それぞれの第１放熱フィン３７−１の同一平面上には、所定の第２放熱フィン群３８−２の第２放熱フィン３７−２及び所定の第３放熱フィン群３８−３の第３放熱フィン３８−３が配置されている。さらに第１放熱フィン３７−１間の空隙を２等分する部位に別の第２放熱フィン３７−２と第３放熱フィン３８−３が配置されている。そして、第１放熱フィン３７−１間の空隙を４等分する部位に、さらに別の第３放熱フィン３７−３が配置されている。
【００５４】
第３実施形態例に係る冷却装置３１では、第１放熱フィン３７−１の寸法は、幅４５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであり、第１放熱フィン３７−１間の空隙は１２ｍｍ、第２放熱フィン３７−２の寸法は、幅４５０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであり、第２放熱フィン３７−２間の空隙は６ｍｍ、第３放熱フィン３７−３の寸法は、幅４５０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであり、第３放熱フィン３７−３間の空隙は３ｍｍである。
【００５５】
このような放熱フィンの配置とすることで、第２放熱フィン３７−２、第３放熱フィン３７−３が、冷却風の流れの障壁となるのを防止し、冷却風の風量及び風速が第２放熱フィン３７−２、第３放熱フィン３７−３の圧力を受けて損失してしまうのを抑えることができる。従って、第１放熱フィン群３８−１中を通り抜けた冷却風が、第１放熱フィン群３８−１の風下側に配置された第２放熱フィン群３８−２中及び第２放熱フィン群３８−２の風下側に配置された第３放熱フィン群３８−３中に、円滑に流れて風下側の冷却能力がより向上する。さらに、風下側の放熱フィン群３８ほど放熱フィン３７の設置枚数が増えることで放熱フィン３７の放熱面積が広がっていくので、この点からも風下側の冷却能力がより向上する構成となっている。この結果、風上側の冷却能力を損なうことなく風下側の冷却能力がより向上して、風上側と風下側との発熱素子３００間の温度をより均一化できる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態例に係る冷却装置について、図１０、１１を用いながら説明する。上記各実施形態例に係る冷却装置１、２１、３１では、第１ヒートパイプ３、２３、３３は、いずれも、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように配列されていたが、これに代えて、図１０、１１に示すように、第４実施形態例に係る冷却装置５１の第１ヒートパイプ５３は、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して直交するように配列されている。これに応じて、上記各実施形態例では、第２ヒートパイプ５、２５、３５は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう取り付けられていたが、これに代えて、第４実施形態例に係る冷却装置５１の第２ヒートパイプ５５は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して平行方向に取り付けられている。
【００５７】
本発明の第４実施形態例に係る冷却装置５１は、冷却装置１と同様に、平板状の受熱ブロック５２と、受熱ブロック５２の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視Ｕ字形状をした第１ヒートパイプ５３と、第１ヒートパイプ５３に取り付けられた複数の放熱フィン５７と、複数の第１ヒートパイプ５３と熱的に接続された第２ヒートパイプ５５とを備えている。
【００５８】
第４実施形態例に係る冷却装置５１では、図１１に示すように、第１ヒートパイプ５３には、側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が相対的に小さい第１ヒートパイプ５３−１と、側面視Ｕ字の部分の幅方向の寸法が相対的に大きい第１ヒートパイプ５３−２とが使用されている。冷却装置５１では、第１ヒートパイプ５３−１が、相互に、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられた領域を有し、同様に、第１ヒートパイプ５３−２についても、相互に、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられた領域を有している。また、冷却装置１と同様、冷却装置５１の第２ヒートパイプ５５は直線形状である。第２ヒートパイプ５５は、受熱ブロック５２の表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数（図１１では６個）配置されて、１つの第２ヒートパイプ群５６が形成されている。第２ヒートパイプ５５は、第１ヒートパイプ５３のＵ字形状の底部に位置するように配置されている。なお、第４実施形態例に係る冷却装置５１では、風上側は、風下側と比較して相対的に冷却能力が高いことから、風上側に設けられた所定の第１ヒートパイプには、第２ヒートパイプ５５は配置されていない。
【００５９】
図１０に示すように、冷却装置５１は、放熱フィン５７を等間隔に並べた、すなわち、等しい放熱フィンピッチにて放熱フィン５７を複数設けた放熱フィン群５８が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数（図１０では２個）縦列配置されている。２個の放熱フィン群５８について、放熱フィン５７−１を有する風上側の放熱フィン群５８−１の放熱フィンピッチは、放熱フィン５７−２を有する風下側の放熱フィン群５８−２の放熱フィンピッチの２倍となっている。また、放熱フィン群５８−１の放熱フィンピッチと、風下側の放熱フィン群５８−２の放熱フィンピッチとは、相互に、放熱フィンピッチの位相が揃えられている。
【００６０】
第４の実施形態例に係る冷却装置５１では、第１ヒートパイプ５３の側面視Ｕ字状となっている側面部が、冷却風の流れ方向に対して直交するように配列され、第２ヒートパイプ５５の長手方向が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に配列されることで、第２ヒートパイプ５５が冷却風の流れ方向に対して平行方向の熱輸送を行なう。従って、冷却装置５１は、上記各実施形態例に係る冷却装置１、２１、３１と同様に、発熱素子間の均熱効果、特に、冷却風の風上側の発熱素子と風下側の発熱素子との間の均熱効果を有する。
【００６１】
図１２に示すように、第４実施形態例に係る冷却装置５１に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に１６００Ｗ、８００Ｗ、１５００Ｗの順で発熱素子５００−１、５００−４、５００−７がそれぞれ１つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に３列実装されている場合、すなわち、１６００Ｗの発熱素子が風上側から風下側へ５００−１、５００−２、５００−３と３列、８００Ｗの発熱素子が風上側から風下側へ５００−４、５００−５、５００−６と３列、１５００Ｗの発熱素子が風上側から風下側へ５００−７、５００−８、５００−９と３列、それぞれ実装されている場合を例にとって、冷却装置５１の冷却能力を説明する。
【００６２】
第４実施形態例に係る冷却装置５１としては、受熱ブロック５２の寸法は、幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ２５ｍｍであり、５４本設けた第１ヒートパイプ５３−１の寸法は、パイプ径１２．７ｍｍ、高さ１７０ｍｍ、側面視U字の部分の幅方向の寸法１００ｍｍ、２１本設けた第１ヒートパイプ５３−２の寸法は、パイプ径１２．７ｍｍ、高さ１７０ｍｍ、側面視U字の部分の幅方向の寸法１５０ｍｍである。直線状である第２ヒートパイプ５５の寸法は、パイプ径６ｍｍ、長さ４００ｍｍである。第１ヒートパイプ５３と第２ヒートパイプ５５のパイプの断面形状は、いずれも円形である。なお、放熱フィン５７−１の枚数は２０枚、放熱フィン５７−２の枚数は３９枚とし、その寸法は、いずれも幅４５０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍとした。放熱フィン５７−１間の空隙、すなわち放熱フィンピッチは６ｍｍとし、放熱フィン５７−２の放熱フィンピッチは３ｍｍとした。
【００６３】
上記第４実施形態例に係る冷却装置５１では、最も温度が上昇した発熱素子５００は、発熱素子５００−６であり５４．７℃、最も温度の上昇を抑えることができた発熱素子５００は、発熱素子５００−７であり４７．３℃であった。従って、冷却装置５１では、発熱素子５００間の最大温度差は７．４℃であった。一方、上記冷却装置５１について、第１ヒートパイプを側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向に配列を変更し、第２ヒートパイプをその長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に配列を変更した冷却装置では、最も温度が上昇した発熱素子５００は、発熱素子５００−６であり５９．６℃、最も温度の上昇を抑えることができた発熱素子５００は、発熱素子５００−８であり５２．４℃であった。従って、この冷却装置では、発熱素子５００間の最大温度差は７．２℃であった。従って、側面視Ｕ字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して直交するように、第１ヒートパイプ５３が配列され、それに応じて、第２ヒートパイプ５５が、冷却風の流れ方向に対して長手方向が平行方向に配列されても、上記各実施形態例に係る冷却装置１、２１、３１と同等程度の均熱効果を発揮する。
【００６４】
次に、本発明の冷却装置の製造方法例について、図１３を用いて説明する。ここでは、実施形態例１の冷却装置１を例にとって説明する。図１３（a）に示すように、受熱ブロック２の表面には、側面視Ｕ字状の第１ヒートパイプ３の取り付け位置に対応する箇所に、それぞれ凹部１１が形成されている。凹部１１は、Ｕ字である第１ヒートパイプ３の底部と嵌合可能な寸法・形状となっている。また、直線状の第２ヒートパイプ５の取り付け位置に対応する箇所に、凹部１１に対して直交方向にそれぞれ溝部１２が形成されている。溝部１２は、第２ヒートパイプ５全体が嵌合可能な寸法・形状となっている。溝部１２の深さは凹部１１の深さよりも、第１ヒートパイプ３のパイプ径の分だけ浅くなっている。
【００６５】
まず、受熱ブロック２表面のそれぞれの凹部１１に、第１ヒートパイプ３の底部をそれぞれ嵌め込むことで受熱ブロック２表面に対して鉛直方向に複数の第１ヒートパイプ３を立設、固定する（図１３（b））。次に、受熱ブロック２表面のそれぞれの溝部１２に、第２ヒートパイプ５を嵌め込むことで受熱ブロック２に複数の第２ヒートパイプ５を配置、固定する。このとき、溝部１２の深さは凹部１１の深さよりも、第１ヒートパイプ３のパイプ径の分だけ浅くなっているので、第１ヒートパイプ３の底部表面と第２ヒートパイプ５の表面が当接し、第１ヒートパイプ３と第２ヒートパイプ５が熱的に接続された状態となる（図１３（c））。放熱フィン７には、第１ヒートパイプ３のパイプの断面形状に対応した形状の孔部（図示せず）が、第１ヒートパイプ３の寸法とその配置に対応した位置に設けられている。全ての凹部１１に第１ヒートパイプ３を、全ての溝部１２に第２ヒートパイプ５を、それぞれ設置後（図１３（d））、設置された第１ヒートパイプ３を、放熱フィン７の孔部に嵌めて、放熱フィン７を第１ヒートパイプ３に取り付ける。このとき、第１ヒートパイプ３の表面が放熱フィン７の孔部内壁面と当接することで、第１ヒートパイプ３と放熱フィン７とが熱的に接続される（図１３（e））。このように、受熱ブロックへ第１ヒートパイプと第２ヒートパイプを設置し、設置された第１ヒートパイプに放熱フィンを取り付けることで本発明の冷却装置を製造する。
【００６６】
次に、本発明の冷却装置の使用方法を説明する。ここでは、本発明の上記実施形態例に係る冷却装置１、２１、３１が、移動体（例えば鉄道車両）に搭載された電気部品（例えば電力変換装置）を冷却する使用方法を例にとって説明する。鉄道車両の床下面には外部と遮断された電力制御用の筐体が固定され、筐体内には電力変換装置等、電力を制御するための各種電気部品が格納されている。これら電気部品は稼動時に発熱し、そのまま発熱を放置すると昇温して正常な作動ができなくなるばかりか、最悪の場合には素子が熱により破壊される可能性がある。そこで、これら電気部品を冷却する必要がある。
【００６７】
冷却装置１、２１、３１の受熱ブロック２、２２、３２裏面側に前記電気部品（以下、発熱素子という）を当接させて受熱ブロック２、２２、３２と熱的に接続する。発熱素子が格納された筐体内には、冷却装置１、２１、３１に冷却風を供給するためのファンが設置されている。このとき、ファンから送風された冷却風の流れ方向が、受熱ブロック２、２２、３２表面に対して平行方向となるように、ファンと冷却装置１、２１、３１を設置する。なお、冷却装置３１の場合には、さらに、放熱フィンピッチの大きい第１放熱フィン群３８−１が冷却風の風上側となるように設置する。
【００６８】
次に、本発明のその他の実施態様例について説明する。上記第１実施形態例〜第３実施形態例では、第２ヒートパイプは、冷却風の流れ方向に対して直交方向に直線上に並べられたそれぞれの第１ヒートパイプすべてに対して熱的に接続されていたが、第２ヒートパイプを熱的に接続する第１ヒートパイプは、冷却装置に実装する複数の発熱素子の発熱状態に応じて、適宜選択可能である。たとえば、上記態様に代えて、前記直線上に並べられたそれぞれの第１ヒートパイプすべてではなく、このうち、発熱素子間の温度差が大きい受熱ブロックの領域に熱的に接続された一部の第１ヒートパイプ間に特定して、第２ヒートパイプを配置してもよい。また、第４実施形態例では、風上側に設けられた所定の第１ヒートパイプには、第２ヒートパイプは配置されていなかった、すなわち、第２ヒートパイプは熱的に接続されていなかったが、風上側に設けられた第１ヒートパイプを含めた、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられたそれぞれの第１ヒートパイプすべてに対して、第２ヒートパイプが熱的に接続されていてもよい。
【００６９】
上記第１実施形態例〜第３実施形態例では、第１ヒートパイプ群は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列設けられ、第１ヒートパイプ群は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態としたが、第１ヒートパイプの配置関係はこれに限定されず、適宜選択可能である。例えば、上記配置関係に代えて、第１ヒートパイプ群は、冷却風の流れ方向に対して直交方向以外の所定の角度ずらした状態にて複数列並べてもよい。この場合、第２ヒートパイプは、第１ヒートパイプのU字形状の底部の長手方向に対して、その長手方向が直交方向以外の所定の角度、すなわち、冷却風の流れ方向に対して直交方向以外の所定の角度を有するよう配置してもよい。
【００７０】
上記各実施形態例では、第１熱伝導部材及び第２熱伝導部材として、いずれもヒートパイプを用いたが、これに代えて、熱伝導性に優れた金属、例えば、２５℃の熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・K）以上である、アルミニウム、銅などを用いてもよい。また、上記各実施形態例では、側面視Ｕ字状の第１ヒートパイプの底部であって、該底部の放熱フィン側に第２ヒートパイプを配置したが、これに代えて、該底部の放熱フィン側とは反対側に第２ヒートパイプを配置してもよく、該底部の放熱フィン側と該底部の放熱フィン側とは反対側との両方に第２ヒートパイプを配置してもよい。
【００７１】
上記各実施形態例では、第１ヒートパイプの形状は、側面視Ｕ字状であったが、これ代えて、側面視L字状でもよい。また、上記各実施形態例では、放熱フィンは等間隔に配置されていたが、放熱フィンの間隔に適宜変化を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、各発熱素子間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子の発生を防止できるので、多種類の発熱素子を冷却する冷却装置、例えば、鉄道車両に搭載された多数の発熱体を強制空冷で冷却する冷却装置などの分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００７３】
１、２１、３１、５１        冷却装置
２、２２、３２、５２        受熱ブロック
３、２３、３３、５３        第１ヒートパイプ
５、２５、３５、５５        第２ヒートパイプ
７、２７、３７、５７        放熱フィン
８、２８、３８、５８        放熱フィン群
【図１】
0005653950.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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